地理信息系统复习要点

第一章导论1、数据与信息的定义及相互关系数据：通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息：用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。数据与信息的关系：a)数据是信息的表达形式，是信息的载体；b)信息则是数据中蕴含的事物的涵义，是数据的内容。c)数据只有通过解释才有意义，才成为信息。总之，数据是信息的载体，信息是数据的涵义。2、地理信息系统的定义GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、存储、管理、分析、模拟和显示，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。3、地理信息系统由哪几个主要部分组成？数据处理设备：图形工作站；个人计算机；客户机/服务器系统（Client/Server，简称C/S）数据输入设备：图形手扶跟踪数字化仪；大幅面图形扫描仪；数字测量设备数据输出设备：绘图仪；计算机显示器GIS应用软件GIS功能软件GIS基础软件平台系统库软件：系统库软件提供基本的程序设计语言以及数学函数库等用户可编程功能。基础支撑软件数据库软件：数据库软件提供复杂空间数据的存储和管理功能，商用关系型数据库系统（如SQLServer）也成为GIS软件系统的重要组成部分。操作系统软件：操作系统是计算机系统中支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件。常见的计算机操作系统有：MicrosoftWindows系列、UNIX/Linux系列和AppleMacOS系列等。地理信息系统应用人员包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户。系统硬件系统软件功能：空间数据输入和编辑；空间数据管理；空间数据处理和分析；空间数据输出；图形用户界面；系统二次开发功能。空间数据地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。在地理信息系统中，地理数据在物理上是以结构化的形式存储在计算机的地理数据库中的。由于地理数据库具有独特的存储空间数据的功能，所以地理数据库也称为空间数据库。应用人员应用模型地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。虽然地理信息系统为解决各种地理相关的问题提供了有效的基本工具，但对于某一特定的应用目的，必须通过构建相应专业的应用模型才能达到目标。4、地理信息系统的功能有哪些？（基本功能与应用功能具体有哪些）数据采集与编辑数据存储与管理数据处理和变换空间分析和统计产品制作与演示二次开发和编程资源管理：系统将各种信息汇集在GIS管理的数据库中，用户通过对数据库进行查询、统计、制图以及提供区域多种组合条件的资源分析，为资源的合理开发利用和规划决策提供依据。区域规划：城市与区域规划具有高度的综合性，涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等因素，GIS能把这些信息进行筛选并转换成规划人员需要的形式。国土监测：GIS方法和多时相的遥感数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测、土地利用动态变化分析和环境质量的评估研究等。辅助决策：利用GIS迅速有效管理空间数据，进行空间可视化分析，确定商业中心位置和潜在市场的分布，寻找商业地域规律，研究商机时空变化的趋势，不断为企业创造新的商机。GIS和互联网已成为最佳的决策支持系统。基本功能数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、几何纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；数据重构：指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据裁剪、数据压缩、结构转换等；数据抽取：指对数据的条件提取，包括类型选择、窗口提取等。该功能是GIS的一个独特研究领域，其主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。叠合分析：通过将同一地区两个不同图层的特征相叠加，不仅建立新的空间特征，而且能将输入的特征属性予以合并。缓冲区建立：自动建立各类实体（点、线、面）的缓冲多边形，用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。数字地形分析：GIS提供了构造DEM（数字高程模型）及有关地形分析的功能模块。包括坡度、坡向、山谷（脊）线、日照强度、立体图地理信息系统产品是指经由地理信息系统处理和分析的结果，可以直接输出供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、图标或文字说明，其中地图图形输出是地理信息系统产品的主要表现形式。地理信息系统产品制作与显示的功能包括：设置地图范围、投影、比例尺、组织地图要素显示顺序，定义文字字型字号，设置地图符号的大小和颜色，标注图名和图例，以及图形编辑等。地理信息系统必须具备的另一个重要基本功能是二次开发环境，包括提供专用的脚本语言开发环境，或者系统将某些功能做成组件形式供用户开发语言（C、C++、VB、VC++、C#等）调用等。应用功能第二章地理信息系统的数据结构1、什么是地图投影，我国常采用的那种地图投影地图投影：将椭圆面上各点的大地坐标，按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标，通常称之为地图投影。目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇。2、GIS空间数据的分类有哪些按数据来源按数据结构按数据特征按几何特征按数据发布形式地图数据影像数据文本数据矢量数据栅格数据空间数据非空间属性数据点线面、曲面体数字线画图数字栅格图数字高程模型数字正射影像图（1）按照数据来源分类1)地图数据：来源于各种类型的普通地图和专题地图。2)影像数据：主要来源于卫星遥感和航空遥感，也是GIS的最有效的数据源之一。3)文本数据：来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。（2）按照数据结构来源分类a)矢量数据:矢量数据是用欧式空间的点、线、面等集合元素来表达空间实体的几何特征的数据。4)栅格数据:栅格数据是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表达空间实体的一种数据组织形式。（3）按照数据特征分类1)空间定位数据:空间定位数据是表达空间实体在地球上位置的坐标数据。2)非空间属性数据:非空间属性数据是有关空间实体自身的名称、种类、质量、数量等特征的数据。（4）按照数据几何特征分类1)点:是对0维的空间实体的抽象数据。2)线:是对1维的空间实体的抽象数据。3)面:是对2维的空间实体的抽象数据。4)曲面:是对在面上连续分布的空间实体的抽象数据，常被称为2.5维数据。5)体：是对3维的空间实体的抽象数据。（5）按照数据发布形式分类1)数字线画图（DLG）数据：DLG数据是现有地形图要素的矢量数据，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。2)数字栅格图（DRG）数据：DRG数据是现有的纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。3)数字高程模型（DEM）数据：DEM数据是以数字形式表达的地形起伏数据。4)数字正射影像（DOM）数据：DOM数据是对遥感数字影像，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射投影影像数据。3、空间数据的特征有哪些？（1）空间特征:是指空间物体的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻物体的拓扑关系。（2）属性特征:指的是除了时间和空间特征以外的空间现象的其他特征，即专题信息。（3）时间特征:是指一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况，称为时态数据。4、什么是拓补关系？拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在GIS中，它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。5、拓扑关系对GIS数据处理和空间分析的重要意义（1）便于确定地理实体间空间位置关系。（2）利用拓扑数据有利于空间要素的查询。（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。6、GIS中空间数据计算机表示的基本方法是什么？（1）空间分幅：即将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达的子空间。（2）属性分层：即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表示。（3）时间分段：将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间数据，再逐一表达。7、简述空间数据的结构类型及其表达形式？（矢量、栅格）（1）矢量数据结构1)实体数据结构2)拓扑数据结构（2）栅格数据结构1)栅格矩阵结构2)游程编码结构3)四叉树结构（3）曲面数据结构1)TIN的曲面数据结构2)规则格网的曲面数据结构8、比较矢量与栅格数据的结构特征？9、栅格数据游程编码方式游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。游程(行程)编码是对具有块状地物的栅格数据进行压缩编码的方法。GIS研究对象多为块状地物。游程编码以行为单位，将栅格数据矩阵中属性相同的连续栅格视为一游程。分为游程终点（值）编码和游程长度编码。10、什么是四叉树结构，比较常规四叉树与线性四叉树的异同？基本思想是把栅格地图等分成4等分，若每个子区中栅格值相同则不再分割，否则将该区再分割成4个子区，直到每个子块都含有相同的属性值为止，这称为自上往下(Top-to-Down)的常规四叉树。也可自下而上(Down-to-Top)建立。常规四叉树占空间大，因为要记录所有结点值和结点之间的关系。而线性四叉树是通过编码四叉树的叶结点表示数据块的层次和空间关系。只需要记录叶结点的地址码(Z形编码即莫顿码和深度)和属性码。四叉树优点：（1）具有可变分辨率，编码效率高；（2）便于岛的表示和分析。（3）便于同栅格之间相互转换。四叉树缺点：转换不稳定性。相同形状和大小的多边形可能得出多种不同的四叉树结构。第三章空间数据处理1、名词解释：数据变换：空间数据的变换即空间数据坐标系的变换，其实质是两个平面点之间的一一对应的关系，包括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理的基本内容之一。数据重构：数据提取：数据压缩：数据压缩是数据精炼的过程，其目的是删除冗余数据，节省存储空间，以利于后续处理。空间数据压缩，即从空间坐标数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。空间数据内插：通过已知点或多边形分区的数据，找到一个函数关系式，使其最好地逼近这些已知的空间数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围内其它任意点或多边形分区数据的方法就称为空间数据的内插。2、遥感与GIS数据融合的方法有哪些？目前最常用的三种融合方法具体表现如下：（1）遥感影像与数字线画图（DLG）的融合：经过正射纠正后的遥感影像，与数字地图信息融合，可产生影像地图。这种影像地图具有一定的数字基础，有丰富的光谱信息与几何信息，又有行政界限和属性信息，直接提高了用户的可视化效果。（2）遥感影像与数字地形模型（DEM）的融合：DEM代表精确的地形信息，它与遥感数据的融合，有助于实施遥感影像的几何纠正与配准，消除遥感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遥感影像的定位精度，同时DEM可参与遥感影像的分类，改善分类精度。（3）遥感影像与数字栅格图（DRG）的融合：将数字栅格地图与遥感影像配准叠合，可以从遥感图像中快速发现已发生变化的区域，进而实现空间数据库的自动/半自动快速更新。3、简述垂距法与道格拉斯-佩克算法的压缩原理？垂距法的原理：从任一个端点起，每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其他两点连线的垂线距离D，并与阈值d比较。若D＜d，则中间点去掉；若D≥d，则中间点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。道格拉斯-佩克法的原理：将一条曲线的首末端点虚连一条直线，求其余所有点与直线的距离，并找出最大距离值Dmax，用Dmax与阈值d相比较。若Dmax＜d，则这条曲线上的中间点全部舍去；反之，保留Dmax对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两部分重复使用该方法。4、比较矢量数据与栅格数据结构的优缺点？5、空间数据的内插方法有哪些？根据已知点和已知多边形分区数据的不同，将空间数据内插分为点的内插和多边形分区的内插。建立数字高程模型的点的